Application des lasers à semi-conducteurs dans la technologie de détection de poussière PM2,5

Sep 25, 2024

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La technologie de détection de poussière a été développée pour la première fois dans les années 1950. Les pays développés représentés par la Grande-Bretagne, les États-Unis, le Japon et l'Allemagne ont pris l'initiative de mener des recherches pertinentes et de les appliquer à la surveillance des poussières industrielles et minières et à d'autres scénarios visant à contrôler et à prévenir diverses maladies professionnelles causées par les poussières inhalables. Après des décennies de développement, la technologie de détection de poussières basée sur le principe de diffusion de la lumière a progressivement fait son entrée dans les domaines civils comme les purificateurs d’air. Depuis le 21e siècle, avec l'accélération du processus d'industrialisation de la Chine, la pollution de l'environnement en tant que sous-produit est devenue de plus en plus importante et la santé respiratoire des citadins a été affectée par le problème de la brume. Par conséquent, la technologie de détection de la pollution particulaire représentée par les « PM2,5 » est également entrée dans l'attention du public pour la première fois et est devenue un sujet clé de préoccupation sociale généralisée. Les capteurs PM2,5 sont progressivement devenus un outil important pour la détection de la qualité de l’air à l’intérieur, dans les voitures et dans les lieux publics.

 

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Les premiers capteurs de poussière utilisaient principalement des LED infrarouges comme sources de lumière, qui généraient de la chaleur à travers des résistances pour obtenir un flux d'air chaud. Lorsque les particules dans l'air les traversent, elles sont dispersées après avoir contacté la source de lumière LED et sont reçues par le détecteur photosensible pour générer des signaux électriques de différentes tailles. Après amplification et calcul, les résultats de détection sont obtenus. Dans cette technologie, en raison de la faible intensité de la lumière diffusée par les LED et du faible flux d'air généré par la résistance chauffante, elle n'est généralement efficace que pour les particules plus grosses d'un diamètre supérieur à 1 µm et ne peut caractériser les changements de particules dans l'air qu'à travers le cycle de service du signal électrique. L'erreur de valeur de mesure est maximisée et ne peut pas s'adapter à l'environnement changeant de la source de poussière, ce qui rend difficile la surveillance en temps réel de particules telles que les PM2,5.

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À la recherche de performances plus élevées, les capteurs PM2,5 ont commencé à introduire la technologie laser, utilisant des lasers à semi-conducteurs de faible puissance comme sources de lumière pour remplacer les LED infrarouges d'origine. Grâce à un ventilateur ou une soufflante, l'air échantillonné est poussé dans la zone où se trouve le faisceau laser. Les particules dans l'air diffusent le laser, et l'angle de diffusion et la distribution de l'intensité lumineuse des particules de différentes tailles sont différents ; en installant des détecteurs photosensibles à différents endroits, la lumière diffusée est collectée et convertie en signaux électriques. Après analyse, la concentration de particules de différentes tailles peut être rapidement obtenue, obtenant ainsi une mesure de haute précision.

Outre les appareils intérieurs, la demande de détection PM2,5 dans les voitures et les environnements extérieurs augmente également. Face à un environnement d'utilisation plus complexe, le laser à semi-conducteur de faible puissance utilisé dans le capteur doit non seulement avoir une puissance de sortie lumineuse stable, mais également fonctionner pendant une longue période dans une large plage de changements de température ambiante, donc des exigences plus élevées sont placés sur la fiabilité globale du laser. Au début, les capteurs PM2,5 utilisaient principalement des marques importées, mais ces dernières années, Brandnew a réalisé des avancées technologiques clés dans la recherche et le développement de lasers à semi-conducteurs, en introduisant des technologies avancées telles que la conception et la croissance de structures épitaxiales de haute fiabilité, processus de revêtement de surface de cavité de qualité, processus eutectique or-étain entièrement automatique, vieillissement et test de classement entièrement automatiques dans le domaine de la fabrication de lasers à semi-conducteurs de faible puissance. Les produits laser à semi-conducteurs de faible puissance représentés par 650 nm et 790 nm peuvent fonctionner de manière stable dans des environnements difficiles allant de -40 degrés à 85 degrés. Ils ont été reconnus par des entreprises leaders et de nombreux clients de l'industrie dans le domaine de la détection PM2,5, et sont largement utilisés depuis de nombreuses années dans les capteurs PM2,5 intérieurs et extérieurs et montés sur véhicules.

 

‌L'application des lasers dans la technologie de détection de poussière PM2,5 consiste principalement à détecter la concentration de PM2,5 en utilisant le principe de diffusion laser pour convertir le signal diffusé par les particules PM2,5 en conversion photoélectrique. ‌Cette méthode utilise un laser à semi-conducteur de faible puissance comme source de lumière pour remplacer la LED infrarouge d'origine. L'air échantillonné est poussé dans la zone où se trouve le faisceau laser par un ventilateur ou une soufflante. Les particules dans l'air diffusent le laser, et l'angle de diffusion et la distribution de l'intensité lumineuse des particules de différentes tailles sont différents. En installant des détecteurs photosensibles à différents endroits, la lumière diffusée est respectivement collectée et convertie en signaux électriques. Après analyse, la concentration de particules de différentes tailles peut être rapidement obtenue, obtenant ainsi une mesure de haute précision.

L'application de cette technologie améliore non seulement les performances des capteurs PM2,5, mais rend également les résultats de mesure plus précis et plus fiables. Le capteur de poussière laser PM2,5 peut détecter des particules de 0,3 μm et mesurer avec précision les valeurs de PM1.0, PM2,5 et PM10, offrant une précision et des performances supérieures à celles traditionnelles. méthodes. De plus, les capteurs de poussière laser PM2,5 peuvent non seulement être intégrés dans des appareils électroménagers tels que des purificateurs d'air, des climatiseurs et des systèmes d'air frais, mais sont également largement utilisés dans les domaines industriels et de la protection de l'environnement tels que les systèmes de surveillance en ligne de la poussière et de la qualité de l'air. systèmes de surveillance par microstation, fournissant un moyen technique efficace pour surveiller et contrôler la concentration de particules dans l’air.

En bref, l'application de la technologie laser a permis à la technologie de détection des poussières PM2,5 de réaliser un saut qualitatif, qui améliore non seulement la précision et l'efficacité des mesures, mais fournit également un soutien technique important pour la protection de l'environnement et l'amélioration de la qualité de l'air.

 

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